基于光时域反射仪的无源光网络链路等距故障识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种在无源光网络中的基于光时域反射仪的 无源光网络链路等距故障识别方法。
【背景技术】
[0002] 随着无源光网络系统容量的不断升级，多用户共享同一个公共设施的情况也与日 倶增。与此同时，用户对通信服务质量的要求也在不断提高，使得无源光网络系统光链路的 维护与管理问题日益突出。在排除故障的过程中，如何快速、准确的定位故障成为其首先需 要解决的问题。近年来，有关无源光网络链路故障定位的研究也得到了广泛的关注和研究。
[0003] 众所周知，在传统的点到点光纤链路监控中，光时域反射仪得到了广泛的应用。它 主要利用光信号在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精 密光电一体化仪表，是一种能够对整个光纤链路的衰减、熔接点、连接器、弯曲或断裂等问 题进行测量的仪器。其工作原理类似于光雷达，通过光纤上各点返回的光功率谱，获取光 纤链路的损耗信息，并以轨迹图的形式显示出来。通过光时域反射仪对光纤系统衰减特性 的分析能够获取光纤链路的长度、链路损耗和光纤衰减以及每个故障的距离、损耗、断开和 光纤应变状态等。由于其使用简便、实用、具有很高的准确度，而且具有非破坏性，在光纤 生产、光缆工程施工及光缆线路维护工作中广泛使用。然而，在树形结构的无源光网络中， 光时域反射仪监测将会遇到点到多点的问题，由于光时域反射仪所探测到的背向瑞利散射 信号是各支路背向瑞利散射信号的线性叠加，从而形成了多重反射，使光时域反射仪的测 试曲线无法准确定位故障发生在具体支路上，从而失去监测作用。但是，很多基于光时域反 射仪监控技术被大量提出，并在无源光网络系统监测中得到了一定程度的应用。例如，基于 单波长的光时域反射仪监测技术、可调谐光时域反射仪监测技术、布里渊光时域反射仪监 测技术及嵌入式光时域反射仪的监测技术等。值得提出的是，参考反射峰分析法是一种较 为简单有效的方法，该方法基于光时域反射仪，在各分支链路引入一个反射体来形成参考 反射峰，将无源光网络各链路健康状态下的光时域反射仪轨迹波形作为参考值，通过实测 参考反射峰幅度的变化来进行网络状态的分析。遗憾的是，这种方法要求各分支链路长度 不能相同，否则具有相同长度链路得到的参考反射峰将发生重叠，当故障恰好发生在等距 离链路上时，仅从轨迹曲线上将无法从各等距离链路中判断对应的故障支路。从而也使得 这种方法在实际应用中受到了限制。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明提供一种可在无源光网络系统监测中实现与参考反射峰分析 法的互补，弥补基于光时域反射仪的参考反射峰分析法不适用于区分等距离链路故障的问 题，实现对故障的快速、准确定位的基于光时域反射仪的无源光网络链路等距故障识别方 法。本发明方法能及时的消除如光纤由于弯曲，断裂等故障导致的线路性能恶化而影响正 常通信的隐患。
[0005] 技术方案：本发明的基于光时域反射仪的无源光网络链路等距故障识别方法，包 括以下步骤：
[0006] 1)点到多点网络中各分支链路中参考迹线的获取，所述参考迹线包括等距离链路 的参考迹线和非等距离链路参考迹线；
[0007] 2)点到多点网络中各等距离链路中故障模拟迹线的生成；
[0008] 3)含等距离链路的故障模拟迹线与非等距离链路参考迹线的合成迹线的生成；
[0009] 4)分析各合成迹线中数据点与对应实测聚合迹线中数据点的相似度，将相似度最 大的一组对应数据点所在的链路作为识别的故障链路。
[0010] 进一步的，所述步骤1)中获取的参考迹线为点到多点网络中各分支链路分别处 于正常通信状态下时，由光时域反射仪依次单独采集存储的迹线数据，包含链路不同位置 上的各种事件信息。
[0011] 进一步的：所述步骤2)中按照如下方式生成故障模拟迹线：
[0012] 首先根据光时域反射仪采集到的实测迹线上的故障位置点，在所述步骤1)获取 的参考迹线上根据下式计算出分支链路在故障点处的实际损耗
[0013]
[0014] 其中，Wa为分支链路故障导致的显示损耗，也即光时域反射仪能够直接读取的损 耗数值，N为网络中分支链路总数；
[0015] 进而由所述实际损耗t和光时域反射仪采集到的实测迹线上的故障位置点模拟 出各等距离链路在单连接状态下的故障模拟迹线。
[0016] 进一步的，所述步骤3)中，在含等距离网络中，按下式分别生成各等距离链路的 故障模拟迹线4与网络中各非等距离链路参考迹线B,的合成迹线C1:
[0017]
[0018] 其中，K为网络中链路总数，为网络中所有等距离链路数与非等距离链路数之和，i 为各等距离链路编号，j为各非等距离链路编号。
[0019] 进一步的，所述步骤4)中各合成迹线中数据点与对应实测聚合迹线中数据点的 相似度，是根据下式计算的皮尔逊相关系数PCC:
[0020]
[0021] 其中，Xni为所述步骤3)生成的合成迹线中的数据点，y"为实测聚合迹线中的数据 点，m为数据点序号，n为数据点数量。
[0022] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0023] 1、本发明可由显示损耗直接计算得出真实损耗，进而快速生成点到多点网络中各 等距离链路中故障模拟迹线，生成过程简单，由故障点处的值直接减去实际损耗值便可得 到故障模拟迹线，可大幅提高效率，为网络监测的实时性提供了保证；
[0024] 2、本发明能在不改变原有网络拓扑结构的情况下，解决光时域反射仪在监测无源 光网络中，故障发生在等距离光链路中时，难于判别故障发生具体哪个分支的问题。网络中 非等距离链路发生故障时，其相应的反射峰相对健康状态下会出现缩减的情况；当网络中 存在等距离链路，且故障刚好发生在其中之一的等距离链路时，可通过本发明提供的方法 进行判别并定位故障所在链路和位置，不受限于网络中各支路链路的长度限制；
[0025] 3、利用皮尔逊相关系数对实测聚合迹线及合成迹线做相似度分析，能够更直观的 给出判断结果。通过计算各合成迹线与实测聚合迹线的皮尔逊相关系数，由相关系数值较 大的值可得出相似度最高的合成迹线，进而可得到故障所在的具体链路，判断过程非常直 观。
【附图说明】
[0026] 图1为含等距离光链路的光时域反射仪监测结构图。
[0027] 图2为实验验证原理图。
[0028] 图3为参考轨迹图。
[0029] 图4为实测聚合迹线及合成迹线图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。